Bài 6 trang 127 SGK Giải tích 12

144 lượt xem

Video hướng dẫn giải

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Tính:

LG a

a) $\displaystyle\int_0^{{\pi \over 2}} {\cos 2x\sin ^2} xdx$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức hạ bậc đưa về tích phân các hàm lượng giác cơ bản.

Lời giải chi tiết:

Ta có:

$\displaystyle \int_0^{{\pi \over 2}} {\cos 2x\sin ^2} xdx$
$\displaystyle = {1 \over 2}\int_0^{{\pi \over 2}} {\cos 2x(1 - \cos 2x)dx}$

$= \dfrac{1}{2}\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\left( {\cos 2x - {{\cos }^2}2x} \right)dx}$
$\displaystyle = {1 \over 2}\int_0^{{\pi \over 2}} {\left[ {\cos 2x - {{1 + \cos 4x} \over 2}} \right]} dx$

$\displaystyle = {1 \over 4}\int_0^{{\pi \over 2}} {(2\cos 2x - \cos 4x - 1)dx}$
$\displaystyle = {1 \over 4}\left[ {\sin 2x - {{\sin 4x} \over 4} - x} \right]_0^{{\pi \over 2}} \displaystyle = {1 \over 4}.(-{\pi \over 2})$
$\displaystyle = {{ - \pi } \over 8}$

LG b

b) $\displaystyle\int_{ - 1}^1 {|{2^x}} - {2^{ - x}}|dx$

Phương pháp giải:

Xét dấu, phá dấu giá trị tuyệt đối của hàm số dưới dấu tích phân.

Lời giải chi tiết:

Ta có: Xét ${2^x}-{2^{ - x}} ≥ 0 ⇔ x ≥ 0$ .

Ta tách thành tổng của hai tích phân:

$\displaystyle \int_{ - 1}^1 {|{2^x}} - {2^{ - x}}|dx$

$= \displaystyle \int\limits_{ - 1}^0 {\left| {{2^x} - {2^{ - x}}} \right|dx} + \displaystyle \int\limits_0^1 {\left| {{2^x} - {2^{ - x}}} \right|dx}$

$= - \displaystyle \int_{ - 1}^0 ( {2^x} - {2^{ - x}})dx$ $+ \displaystyle \int_0^1 ( {2^x} - {2^{ - x}})dx$

$= - \left. {\left( {\dfrac{{{2^x}}}{{\ln 2}} + \dfrac{{{2^{ - x}}}}{{\ln 2}}} \right)\,} \right|_{ - 1}^0 + \left. {\left( {\dfrac{{{2^x}}}{{\ln 2}} + \dfrac{{{2^{ - x}}}}{{\ln 2}}} \right)\,} \right|_0^1$

$\begin{array}{l} = \left( {\dfrac{{ - 2}}{{\ln 2}} + \dfrac{5}{{2\ln 2}}} \right) + \left( {\dfrac{5}{{2\ln 2}} + \dfrac{{ - 2}}{{\ln 2}}} \right)\\ = \dfrac{{ - 4}}{{\ln 2}} + \dfrac{5}{{\ln 2}} \end{array}$

$\displaystyle = {1 \over {\ln 2}}$

LG c

c) $\displaystyle\int_1^2 {{{(x + 1)(x + 2)(x + 3)} \over {{x^2}}}} dx$

Phương pháp giải:

Biến đổi hàm số dưới dấu tích phân về các hàm đa thức, phân thức cơ bản và tính tích phân.

Lời giải chi tiết:

Ta có:

$\displaystyle \int_1^2 {{{(x + 1)(x + 2)(x + 3)} \over {{x^2}}}} dx$ $\displaystyle = \int_1^2 {{{{x^3} + 6{x^2} + 11x + 6} \over {{x^2}}}dx}$
$\displaystyle = \int\limits_1^2 {\left( {x + 6 + \frac{{11}}{x} + \frac{6}{{{x^2}}}} \right)} \,dx$

$\displaystyle = \left[ {{{{x^2}} \over 2} + 6x + 11\ln |x| - {6 \over x}} \right]\left| {_1^2} \right.$
$\displaystyle = (2 + 12 + 11\ln 2 - 3) - ({1 \over 2} + 6 - 6)$

$\displaystyle = {{21} \over 2} + 11\ln 2$

LG d

d) $\displaystyle\int_0^2 {{1 \over {{x^2} - 2x - 3}}} dx$

Phương pháp giải:

Biến đổi hàm số dưới dấu tích phân về dạng tổng, hiệu hai phân thức đơn giản đã biết cách tính tích phân.

Lời giải chi tiết:

Ta có:

$\begin{array}{l} \displaystyle \int\limits_0^2 {\dfrac{1}{{{x^2} - 2x - 3}}dx \\= \displaystyle \int\limits_0^2 {\dfrac{1}{{\left( {x + 1} \right)\left( {x - 3} \right)}}dx} } \\= \displaystyle \int\limits_0^2 {\dfrac{{\left( {x + 1} \right) - \left( {x - 3} \right)}}{{4\left( {x + 1} \right)\left( {x - 3} \right)}}dx} \\= \dfrac{1}{4}\displaystyle \int\limits_0^2 {\left[ {\dfrac{{x + 1}}{{\left( {x + 1} \right)\left( {x - 3} \right)}} - \dfrac{{x - 3}}{{\left( {x + 1} \right)\left( {x - 3} \right)}}} \right]dx} \\= \dfrac{1}{4}\displaystyle \int\limits_0^2 {\left( {\dfrac{1}{{x - 3}} - \dfrac{1}{{x + 1}}} \right)dx} \\ = \left. {\dfrac{1}{4}\left[ {\ln \left| {x - 3} \right| - \ln \left| {x + 1} \right|} \right]} \right|_0^2\\ = \dfrac{1}{4}\left[ { - \ln 3 - \ln 3} \right] = - \dfrac{1}{2}\ln 3. \end{array}$

LG e

e) $\displaystyle\int_0^{{\pi \over 2}} {{{({\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inx}} + {\mathop{\rm cosx}\nolimits} )}^2}dx}$

Phương pháp giải:

Thu gọn biểu thức $(\sin x+\cos x)^2$ đưa về các hàm số lượng giác cơ bản.

Lời giải chi tiết:

Ta có:

$\eqalign{ & \int_0^{{\pi \over 2}} {{{({\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inx}} + {\mathop{\cos x}\nolimits} )}^2}dx} \cr &= \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\left( {{{\sin }^2}x + 2\sin x\cos x + {{\cos }^2}x} \right)dx} \cr &= \int_0^{{\pi \over 2}} {(1 + \sin 2x)dx} \cr & = \left[ {x - {{\cos 2x} \over 2}} \right]\left| {_0^{{\pi \over 2}}} \right. = {\pi \over 2} + 1. \cr}$

LG g

g) $\displaystyle\int_0^\pi {{{(x + {\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inx}})}^2}} dx$

Phương pháp giải:

Khai triển biểu thức dưới dấu tích phân, kết hợp với công thức hạ bậc, phương pháp tích phân từng phần để tính tích phân.

Lời giải chi tiết:

Ta có:

$\begin{array}{l} \displaystyle \int\limits_0^\pi {{{\left( {x + \sin x} \right)}^2}dx} \\ = \displaystyle \int\limits_0^\pi {\left( {{x^2} + 2x\sin x + {{\sin }^2}x} \right)dx} \\ = \displaystyle \int\limits_0^\pi {{x^2}dx} + 2\displaystyle \int\limits_0^\pi {x\sin xdx} + \displaystyle \int\limits_0^\pi {{{\sin }^2}xdx} \\ = I + 2J + K \end{array}$

Tính $I = \displaystyle \int\limits_0^\pi {{x^2}dx} = \left. {\dfrac{{{x^3}}}{3}} \right|_0^\pi = \dfrac{{{\pi ^3}}}{3}$

Tính : $J = \int_0^\pi {x\sin xdx}$

Đặt $\left\{ \begin{array}{l} u = x\\ dv = \sin xdx \end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} du = dx\\ v = - \cos x \end{array} \right.$

Suy ra:

$J = \left[ { - x{\mathop{\rm cosx}\nolimits} } \right]\left| {_0^\pi } \right. + \displaystyle \int_0^\pi {{\mathop{\rm cosxdx}\nolimits} = \pi + \left[ {{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inx}}} \right]} \left| {_0^\pi } \right. = \pi$

Tính K:

$\begin{array}{l} K = \displaystyle \int\limits_0^\pi {{{\sin }^2}xdx} \\ = \displaystyle \int\limits_0^\pi {\dfrac{{1 - \cos 2x}}{2}dx} \\ = \dfrac{1}{2}\displaystyle \int\limits_0^\pi {\left( {1 - \cos 2x} \right)dx} \\ = \dfrac{1}{2}\left. {\left( {x - \dfrac{{\sin 2x}}{2}} \right)} \right|_0^\pi \\ = \dfrac{\pi }{2} \end{array}$

Do đó:

$\eqalign{ & I = {{{\pi ^3}} \over 3} + 2\pi + {\pi \over 2} = \dfrac{{{\pi ^3}}}{3} + \dfrac{{5\pi }}{2} \cr}$

SGK Toán lớp 12